一种大型钢制扬克烘缸的制造方法技术

本发明专利技术属于造纸烘缸技术领域，具体的说是一种大型钢制扬克烘缸的制造方法，切割厚钢板下料缸体板、缸盖板和中心固定器板，缸盖板预开人孔；圆钢下料，锻车组合制造轴头；将缸体板和中心固定器板卷制成圆筒形；将卷制钢筒接头处焊接起来；将两片半圆环形缸盖板对接制成圆环形缸盖；中间固定器连接耐磨处理过的轴头制成芯轴；削去焊接余高并加工导流槽；在缸盖外表面钻出螺纹沉孔；将缸盖组对焊接在缸体两侧，随后再次机加工缸体，削去环形焊缝余高，冷却后施加螺栓固定；螺栓连接安装人孔盖；水压试验检测烘缸质量；精细加工。通过上述过程，可以成功制造出大型钢制扬克烘缸，且具有焊缝强韧、疲劳强度高、轴头耐磨性好等优点。轴头耐磨性好等优点。轴头耐磨性好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种大型钢制扬克烘缸的制造方法


[0001]本专利技术涉及造纸烘缸
，尤其是一种大型钢制扬克烘缸的制造方法。
[0002]
技术介绍

[0003]烘缸，是当前造纸业必备的干燥辊压工具，通过内部通入的蒸汽液化放热来烘干纸张。受限于工作原理，烘缸在使用中承受着巨大的蒸汽压应力、热膨胀弹性应力和交变压应力；此外，由于烘缸轴头部分工作温度高、烘缸自重大，在运行过程中极易造成轴头的磨损直至配合失效，随着国内市场和出口需求的上涨，造纸行业对扬克烘缸的幅宽、寿命和极限车速提出了更高的要求，等同于对烘缸制造过程中产生的焊缝及热影响区的强韧性、疲劳强度和轴头耐磨性，提出了更高要求；当前我国某些企业已初步掌握了以焊接为主要手段的钢制扬克烘缸的制造方法，但在焊材和焊接工艺的选取上仍存在不足，具体表现为如下方面：
①
大型缸体直焊缝属于超厚板对接焊缝，若焊接参数及工艺选择不合理，会造成反面未焊透或焊瘤现象严重，需要整板翻身后工人清根再反面施焊。生产效率低、安全性差；
②
大型烘缸的坡口必须多层多道填充，生产单位过分追求效率而忽视了熔敷金属表面处理工序，导致层内夹渣现象，显著降低烘缸在高温、高压、高频交变应力作用下的疲劳强度，也即是降低了烘缸的使用寿命；
③
有些厂商过分追求熔敷速度，采用大线能量粗焊丝，又没有对应的预热、后热处理工序，多层累积导致了严重的焊接应力叠加问题。造成板件变形、微裂纹，是下线质检不合格和使用中漏气失效的根本原因；
④
对于缸盖角接头，形式不合理，会不能完全熔合，虽说密封性好于螺栓连接，但承压能力低下；焊后处理不当，造成角接头位置严重的应力集中，高压工况下有安全隐患；例如 CN 101641475A 公开了一种将缸体与缸盖通过所谓双焊缝焊接组合的扬克式烘缸，外侧焊缝具有所谓U形横截面，内侧坡口为所谓K形，这种坡口形式缺乏预装配对中设计，在实际生产过程中，缸盖和缸体在不均匀焊接热作用下容易出现不均匀变形，导致错边，为此，需要在缸盖和缸体连接位置设计对中结构，起到焊前预装配、焊中防止缸盖径向窜动的作用，从而提高生产成品率。
[0004]综上所述，若能选用合适的焊接方法和材料，提出可行的工艺流程，设计合理的对中结构，最终实现制造出大型钢制扬克烘缸，且具备焊接过程中少翻身、接头致密均匀无裂纹、疲劳强度高和轴头耐磨性强等优点，将提高我国造纸企业的生产效率，降低检修频次，具备重要的经济意义。

技术实现思路

[0005]（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种大型钢制扬克烘缸的制造方法，用以向我国造纸行业提供一种体积大、质量好、寿命长的钢制扬克烘缸。
[0006]（二）技术方案为实现上述目的，本专利技术通过如下技术方案予以实现：一种大型钢制扬克烘缸的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：下料；
①
切割厚钢板得到缸体板、半圆环形缸盖板、人孔盖和中心固定器板，缸盖板上预开人孔。
②
圆钢下料，锻车组合制造轴头基体；步骤二：卷板；使用超大型卷板机将缸体板和中心固定器板卷制成圆筒形；步骤三：焊接直焊缝；
①
运用本专利技术提供的方法，将卷制圆筒接头处连接起来，在烘缸缸体形成直焊缝A，在中心固定器形成直焊缝B。
②
运用本专利技术提供的方法，将两片半圆环形缸盖板对接制成圆环形缸盖，形成对接焊缝。
[0007]步骤四：耐磨处理；运用本专利技术提供的方法，在轴头基体表层熔敷耐磨合金；步骤五：初次机加工；
①
对于烘缸缸体：使用大型车床粗车缸体内外表面，削去焊缝余高，最后在内表面加工冷凝水导流槽。
②
对于缸盖：先铣平内外表面，再使用大型钻床在外表面围绕着人孔和中心固定器装配孔钻出螺纹沉孔。
③
对于中心固定器，使用大型钻床钻出通孔，力求通孔均匀分布；步骤六：组对焊接；
①
将缸盖固定在缸体两侧，运用本专利技术提供的方法分别焊接外、内两道环形焊缝（A、B），焊后需要消应力退火处理。
②
将轴头固定在中心固定器两侧，运用本专利技术提供的方法焊接形成环形焊缝C，制成芯轴；步骤七：再次机加工；使用大型车床精车焊后缸体外表面，以削去环形焊缝余高、降低缸体外表粗糙度。
[0008]步骤八：装配；
①
热套装配缸体与芯轴，冷却后施加螺栓固定。
②
常温下即可施工安装人孔盖、旋入紧固螺栓等；步骤九：质量检测；使用水压试验的方法，判定当前扬克烘缸半成品是否满足设计需求；步骤十：精细加工；精磨缸体外表面，必要时采取镜面抛光或镜面喷涂等手段，提高缸体外表面光洁程度；步骤十一：后续加工；如动平衡矫正、进一步修饰外表面和喷漆等。
[0009]进一步地，步骤一使用的厚钢板是Q345R钢板，正火或热轧态供货，使用厚度与制造的扬克烘缸尺寸有关，选用范围100~200mm，缸盖板与缸体厚度相同，中心固定器板厚度是缸体板的1/2~1/3。制造轴头采用的是16Mn锻钢。
[0010]进一步地，步骤一切割半圆环形的缸盖板，是为了减少加工废料、节约制造成本，倘若条件允许也可以直接切割圆环形钢板。
[0011]进一步地，直焊缝A的获得方法如下所述：
①
开坡口，用气割或刨边的方法，在钢板上开出带钝边的V形坡口，要求夹角40
°±5°
，开口朝向缸体内部，钝边0~4mm，接头间隙1~3mm；
②
安装导轨架设埋弧焊焊接小车；铺设加热管道，燃焰口正对坡口中线；在坡口下表面安装衬垫，并在打底焊后立即拆除；
③
准备焊接材料，包括如下内容：
埋弧焊丝，H10Mn2，直径5mm，外表镀铜。使用前仔细擦净表面，去除油污和水渍；埋弧焊剂，SJ101，使用前300~350℃烘干2小时，筛网去除结块部分；生产使用上述焊材以前，务必仔细检查S、P元素含量，避免出现焊接热裂纹；
④
预热和后热，启动加热装置，加热焊缝到250℃保温2~3小时，焊接过程中停止加热，每道焊完后空冷至250℃以下再脱渣，而后启动加热设备在200℃保温2小时，确保层间温度200℃以上。盖面焊完成后进行后热处理，焊缝整体加热至200℃左右，保温3~4小时。不仅可以消氢，还能降低焊接热应力，防止发生严重变形；
⑤
施焊和脱渣：在打底焊道，调节焊接电流520~560A，电弧电压25~30V，电源极性直流反接；在填充和盖面焊道，调节焊接电流550~590A，电弧电压28~32V，电源极性直流反接；由于缸体使用的板厚度和长宽尺寸超大，传统开X形坡口双面施焊的方法将需要配套大型起重设备，施工困难且危险，所以本申请采用单面焊双面成型的工艺，打底焊时直接焊透并借助衬垫在反面成形；脱渣时，先轻敲渣壳使之脱落，再敲击焊趾部位和周围母材以舒缓焊接应力，最后手持砂轮机打磨焊缝使之光亮，确保熔渣完全脱去、层间不夹渣，可以提高熔敷金属的疲劳强度；重复上述步骤
④
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型钢制扬克烘缸的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：下料；
①
切割厚钢板得到缸体板、半圆环形缸盖板、人孔盖和中心固定器板，缸盖板上预开人孔；
②
圆钢下料，锻车组合制造轴头基体；步骤二：卷板；使用超大型卷板机将缸体板和中心固定器板卷制成圆筒形；步骤三：焊接直焊缝；
①
运用本发明提供的方法，将卷制圆筒接头处连接起来，在烘缸缸体形成直焊缝A，在中心固定器形成直焊缝B；
②
运用本发明提供的方法，将两片半圆环形缸盖板对接制成圆环形缸盖，形成对接焊缝；步骤四：耐磨处理；运用本发明提供的方法，在轴头基体表层熔敷耐磨合金；步骤五：初次机加工；
①
对于烘缸缸体：使用大型车床粗车缸体内外表面，削去焊缝余高，最后在内表面加工冷凝水导流槽；
②
对于缸盖：先铣平内外表面，再使用大型钻床在外表面围绕着人孔和中心固定器装配孔钻出螺纹沉孔；
③
对于中心固定器，使用大型钻床钻出通孔，力求通孔均匀分布；步骤六：组对焊接；
①
将缸盖固定在缸体两侧，运用本发明提供的方法分别焊接外、内两道环形焊缝（A、B），焊后需要消应力退火处理；
②
将轴头固定在中心固定器两侧，运用本发明提供的方法焊接形成环形焊缝C，制成芯轴；步骤七：再次机加工；使用大型车床精车焊后缸体外表面，以削去环形焊缝余高、降低缸体外表粗糙度；步骤八：装配；
①
热套装配缸体与芯轴，冷却后施加螺栓固定；
②
常温下即可施工安装人孔盖、旋入紧固螺栓等，所述的热套装配，在热处理回火电炉中加热缸体到200℃左右，趁热组装缸体与芯轴，冷却后加螺栓固定，缸体和芯轴在常温下应为过盈配合，确保二者紧密贴合；步骤九：质量检测；使用水压试验的方法，判定当前扬克烘缸半成品是否满足设计需求；步骤十：精细加工；精磨缸体外表面，必要时采取镜面抛光或镜面喷涂等手段，提高缸体外表面光洁程度；步骤十一：后续加工；如动平衡矫正、进一步修饰外表面和喷漆等。2.根据权利要求1所述的一种大型钢制扬克烘缸的制造方法，其特征在于，步骤一使用的厚钢板是Q345R钢板，正火或热轧态供货，使用厚度与制造的扬克烘缸尺寸有关，选用范围100~200mm，缸盖板与缸体厚度相同，中心固定器板厚度是缸体板的1/2~1/3，制造轴头采用的是16Mn锻钢，步骤一切割半圆环形的缸盖板，是为了减少加工废料、节约制造成本，倘若条件允许也可以直接切割圆环形钢板，锻钢16Mn可焊性较好，但耐磨处理时若室温低于10℃仍需预热，具体方法是同轴放置轴头与感应线圈，感应加热至200℃保温至少2小时，加热频率50~60HZ，移开感应线圈后迅速施焊，避免降温削弱预热效果。3.根据权利要求1所述的一种大型钢制扬克烘缸的制造方法，其特征在于，直焊缝A的获得方法如下所述：
①
开坡口；用气割或刨边的方法，在钢板上开出带钝边的V形坡口，要求夹角40
°±5°
，开口朝向缸体内部，钝边0~4mm，接头间隙1~3mm；
②
安装导轨架设埋弧焊焊接小车；铺设加热管道，燃焰口正对坡口中线；在坡口下表面安装衬垫，并在打底焊后立即拆除；
③
准备焊接材料；包括如下内容：埋弧焊丝，H10Mn2，直径5mm，外表镀铜，使用前仔细擦净表面，去除油污和水渍；埋弧焊剂，SJ101，使用前300~350℃烘干2小时，筛网去除结块部分；生产使用上述焊材以前，务必仔细检查S、P元素含量，避免出现焊接热裂纹；
④
预热和后热；启动加热装置，加热焊缝到250℃保温2~3小时，焊接过程中停止加热，每道焊完后空冷至250℃以下再脱渣，而后启动加热设备在200℃保温2小时，确保层间温度200℃以上，盖面焊完成后进行后热处理，焊缝整体加热至200℃左右，保温3~4小时，不仅可以消氢，还能降低焊接热应力，防止发生严重变形；
⑤
施焊和脱渣；在打底焊道，调节焊接电流520~560A，电弧电压25~30V，电源极性直流反接，在填充和盖面焊道，调节焊接电流550~590A，电弧电压28~32V，电源极性直流反接；由于缸体使用的板厚度和长宽尺寸超大，传统开X形坡口双面施焊的方法将需要配套大型起重设备，施工困难且危险，所以本申请采用单面焊双面成型的工艺，打底焊时直接焊透并借助衬垫在反面成形；脱渣时，先轻敲渣壳使之脱落，再敲击...

【专利技术属性】
技术研发人员：何维忠，吴匡蓝，杨可，刘志平，刘思沾，林双平，何泽立，成先明，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：